Programmierung fehlertoleranter Echtzeitsysteme (Sommersemester 2004)

Dozent:

Allgemeine Information

• Semesterwochenstunden: 4
• ECTS: 6
• Benotet: Ja
• Einschreibefrist: 01.01.1970
• Lehrform:
• Belegungsart: Wahlpflichtmodul

Studiengänge

• IT-Systems Engineering MA

Beschreibung

Ein wichtiger Bestandteil zahlreicher Geräte des täglichen Lebens sind eingebettete Rechner. Die Verbindung mit einem technischen Prozess und seine Steuerung erfordert dabei rechtzeitige und fehlertolerante Reaktionen.

Inhalt der Lehrveranstaltung sind vor allem die Implementierung und modellbasierte Auslegung fehlertoleranter, eingebetteter Echtzeitsysteme. Der Schwerpunkt der Arbeit der Teilnehmer liegt in der Implementierung einer fehlertoleranten Steuerung für eine Modelleisenbahnanlage. Dabei werden als Zielrechner MVME-Echtzeitrechner unter VADS-RTS in Ada programmiert, während Solaris-Workstations als Entwicklungsumgebung zur Verfügung stehen. Die Rechnerübungen finden in Kooperation mit der TU Berlin in den Laboren des Instituts für Technische Informatik und Mikroelektronik statt. Zur Teilnahme ist ein Nebenhörerschein der TU notwendig.

Die LV setzt die Master-Veranstaltung Eingebettete Echtzeitsysteme im WS03/04 fort, die vorherige Teilnahme ist aber nicht Voraussetzung. Vorteilhaft sind Vorkenntnisse aus Softwareengineering bzw. Softwarekonstruktion, Systemmodellierung und Betriebssystemen.

 

Behandelt werden folgende Themen:

1. Kurze Einführung in die Softwareentwicklung für Eingebettete Echtzeitsysteme (EES)
2. Programmierung von EES mit Ada
3. Hardwareaufbau und Steuerung des Versuchsaufbaus Modelleisenbahnanlage, Architektur der eingesetzten Echtzeitrechner
4. Maschinennahe Programmierung, Task-Konzept, Rendezvous und nebenläufige Programmierung in Ada
5. Quantitatives Design fehlertoleranter EES mit Hilfe von Modellierung und Untersuchung, Softwarewerkzeug TimeNET
6. Leistungsbewertung von Petri-Netzen mit Analyse und Simulation
7. Architekturen und Programmierkonzepte für Fehlertoleranz in EES
8. Zuverlässigkeitsbewertung von EES

Literatur

Genauere Hinweise dazu in der Lehrveranstaltung.

Programmierung

1. Programmiermethodik mit ADA. G. Goos, G. Persch, J. Uhl, Springer 198. (In der Lehrbuchsammlung der TU vorhanden)
2. Nebenläufige Programme. R. G. Herrtwich, G. Hommel, Springer 1994. (In der Lehrbuchsammlung der TU vorhanden)

Fehlertolerante Systeme, Analyse

1. Fehlertolerante Systeme. M. Dal Cin, Teubner 1979.
2. Design and Analysis of Fault Tolerant Digital Systems. B. W. Johnson, Addison-Wesley 1989.
3. Probability and Statistics with Reliability, Queuing, and Computer Science Applications. K. S. Trivedi, Wiley, 2002. (2nd edition)
4. Stochastic Petri Nets - An Introduction to the Theory. Falko Bause und Pieter Kritzinger Vieweg Verlag 2002.
5. Stochastic Petri Nets. Peter J. Haas, Springer 2002

Lern- und Lehrformen

In der Vorlesung wird der Lernstoff in üblicher Form präsentiert. Während der betreuten Rechnerübungen und in selbständiger Arbeit muss an der TU ein größeres eingebettetes Programmsystem implementiert werden. Für die erfolgreiche Teilnahme ist neben dem Selbststudium die Bearbeitung der Hausaufgaben in Gruppen mit maximal drei Mitgliedern erforderlich.

Materialien zur Veranstaltung werden vom Dozenten unter http://pdv.cs.tu-berlin.de/~azi/PFE-SS04/ veröffentlicht.

Leistungserfassung

In den Übungen wird die fehlertolerante Steuerung einer Modelleisenbahnanlage mit zwei redundanten Echtzeitrechnern in Ada implementiert. Dazu ist alle zwei bis drei Wochen eine theoretische bzw. praktische Hausaufgabe anzufertigen. Theoretische Aufgaben behandeln die Modellierung und Untersuchung des zu implementierenden Systems, während in den praktischen Aufgaben das eingebettete Steuerprogramm für die Modelleisenbahnanlage realisiert wird. Die Hausaufgaben werden in Gruppen angefertigt und nicht benotet, sondern sind die Voraussetzung für die Teilnahme an der abschließenden Prüfung.

Termine

Vorlesung: wöchentlich Montag 15:15-16:45 Uhr, HPI A-1.1

Übung: wöchentlich Donnerstag 13:30 - 15:00 Uhr, Raum EN258 im Gebäude "Elektrotechnik-Neubau" der Technischen Universität Berlin, Einsteinufer 17

Vorlesung und Rechnerübungen beginnen wegen Ostermontag ab dem 19.4.

Die Belegungsfrist endet am 05. Mai 2004.

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